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（3）加荷与测量 将组装后的探头放入孔内顶定深度,并经定向后立即 施加0.5MPa的初始压力,探头即自行固定，读取初始读 数。试验的最大压力一般为预定压力的1.2～1.5倍。压 力分7～10级，进行分级加荷。 （4）试验数据分析 试验完成后，计算变形参数并绘制相关曲线。岩体 的变形参数按弹性理论计算：
第8章 岩体现场试验
8.1 岩体现场试验的必要性
岩石力学之所以不同于其他固体力学就在于所研究 的岩体特性，在于为之服务的岩石工程特性及所处的环 境条件。认识岩体特性，了解岩体的力学特性最直接、 有效、可靠的方法就是进行岩石力学试验与测试。
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8.2 岩体现场试验的分类
随着科学技术的不断发展，岩石力学试验手段和试 验方法在不断地更新和完善。岩体现场试验可以按多种 形式分类，如可以按受力方式、受荷过程、测试参数等 进行分类。但总的来说，岩体现场试验可以为动力学试 验和静力试验两大类。静力试验包括现场岩体变形试验、 现场岩体强度试验、岩体应力测试和岩体原位观测。动 力学岩体现场试验主要是岩体波动测试，各种现场岩体 试验方法分类如图8.1所示。
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（2）主要仪器设备 主要仪器和设备有：液压千斤顶(刚性承压板法)、 环形液压枕(柔性承压板法或中心孔法)、液压泵及高压 管路、稳压装臵、刚性承压板、环形钢板与环形传力、 传力柱、垫板、楔形垫块、反力装臵、测表支架和变形 测表等。图8.2所示为刚性承压板试验装臵 。图8.3为柔 性承压板中心孔法的装臵图。
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图8.4 相对变形变化的计算 (a)逐级一次循环法 (b)逐级多次循环法
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（4）试验数据分析 当采用刚性承压板法量测岩体表面变形时,按下列公 式计算变形参数：
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8.3.2 钻孔变形试验法 岩体钻孔变形试验是通过放入岩体钻孔中的压力计 或膨胀计，施加径向压力于钻孔孔壁，量测钻孔井巷岩 体变形，按弹性理论公式计算岩体变形参数。它有两种 力学模型，一种是全孔壁受压，一种是半孔壁受压，如 图8.5所示。目前一般都采用全孔壁受压。钻孔变形试 验适用于软岩和中坚硬岩体。
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8.4 岩体现场强度试验
岩体现场强度试验是在现场直接测试岩体或结构面 的抗压强度和抗剪强度。目前主要有结构面剪切试验、 岩体直剪试验、单轴压力试验和三轴剪切试验等方法。 其中，单轴压力试验主要测定岩体的单轴抗压强度；三 轴剪切试验可以测定岩体的强度指标和变形参数如图 8.7所示。
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图8.7 野外原位三轴试验方案
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8.4.1 岩体结构面剪切试验 结构面剪切试验是将同一类型岩体结构面的一组试 体，在不同法向压力下进行剪切，根据库仑定律确定岩 体结构面的抗剪强度参数。岩体结构面直剪试验可分为： 在结构面未扰动情况下进行的第一次剪断，通常称为抗 剪断试验；剪断后，沿剪断面进行的剪切试验，称为抗 剪试验。结构面剪切试验适用于岩体中的各类结构面。 （1）试体的制作 在试验地段的开挖时，在岩体的预定部位加工与原 岩相联的试体 ,试体一般为立方体，最小边长大于 50cm， 高度一般取最小边长的 1/2以上，结构面剪切面积大于2 500cm2，试体间距大于最小边长。
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8.3.1 承压板试验法 承压板法试验是在岩体的表面放臵一块有足够刚度 （一般要大于岩体刚度）的钢板，然后对钢板加压，测 定岩体的变形，从而获得岩体的变形参数的方法。它可 分为刚性承压板法和柔性承压板法，一般根据岩体的强 度和设备情况而定，对坚硬完整岩体宜用柔性承压板， 半坚硬和软岩宜用柔性承压板。岩体的变形测量既可在 岩体的表面，也可在岩体的内部进行。该试验一般在平 洞或井巷中进行，如在露天试验，须设计反力装臵。
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图8.5 钻孔变形法的两种力学模型
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图8.6 钻孔变形法的试验装臵示意图
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（1）试验点与钻孔 由于钻孔变形法的探头依靠自重在钻孔中上下移动， 因此它只适用于铅直钻孔，孔斜不能超过5°，试验孔 应铅直，孔壁应平直光滑。钻孔的实际长度要大于加压 段1/3。孔径根据仪器要求确定。 （2）主要仪器设备 钻孔变形法的主要仪器设备有钻孔压力计或钻孔膨 胀计、起吊设备、扫孔器、模拟管以及校正仪等。试验 前向钻孔内注水至孔口,将扫孔器放入孔内进行扫孔,直 至上下连续3次收集不到岩块为止。将模拟管放入孔内 直至孔底，如畅通无阻时才能进行试验。图8.6为钻孔 变形法的试验装臵示意图。
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（1）试验点的选择 试验点的面积应大于承压板，加压面积应大于2 000cm2。试点表面范围内受扰动的岩体,宜清除干净并 修凿平整；岩面的起伏差不宜大于承压板直径的1%。 在承压板以外,试验影响范围以内的岩体表面,应平整、 无松动岩块和石碴。试点表面应垂直预定受力方向。试 点表面以下3.0倍承压板直径深度范围内岩体的岩性宜 相同。
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图8.2 刚性承压板法的试验装臵 (a)钻直方向加荷 (b)水平方向加荷
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图8.3 柔性承压板中心孔法安装
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（3）加荷与测量 系统安装完后，启动千斤顶稍微加压，使整个系统 紧密结合。待水泥浆和混凝土达到龄期后便可开始试验。 最大试验压力可取预定压力的1.2倍。最大压力一般按5 等分分级施加。加压前应对测表进行初始稳定读数观测, 每隔10min同时测读各测表1次,连续3次读数不变,方可 开始加压试验,并将此读数作为各测表的初始读数值。钻 孔轴向位移计各测点观测,可在表面测表稳定不变后进行 初始读数。加压方式一般采用逐级一次循环法或逐级多 次循环法。当采用逐级一次循环法时，每次循环压力应 退至零。
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图8.1 岩体现场试验的方法分类
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8.3 岩体现场变形试验
岩体变形试验主要用来测定岩体的变形指标，如变 形模量、泊松比等。主要方法有承压板法、钻孔变形测 量法、狭缝法、隧洞压水变形、单轴压缩法和三轴压缩 法等。其中以承压板法、钻孔变形测量法和三轴压缩法 较好。但三轴试验必须配合地应力的测量，如果无地应 力测量资料，围压条件不清楚，就无法进行三轴试验。 表8.1给出了各种变形试验的优缺点比较。下面主要介 绍承压板法和钻孔变形测量法。